היקום המתכווץ ידחוף אותנו לתוך חור שחור. אבל לא יהיה קל לשים לב לסוף העולם

תוכן עניינים:

היקום המתכווץ ידחוף אותנו לתוך חור שחור. אבל לא יהיה קל לשים לב לסוף העולם
היקום המתכווץ ידחוף אותנו לתוך חור שחור. אבל לא יהיה קל לשים לב לסוף העולם
Anonim

עבודה חדשה של חוקרים רוסים מצביעה על כך שהיקום לא תמיד התרחב - ויתכווץ שוב בעתיד הנראה לעין. יתר על כן, ספק אם בני אדם יצליחו לשרוד את מעגל הדחיסה שלו. אבל החדשות הטובות הן שהיקום עצמו כבר אינו בסכנת מוות מחום. אנו מבינים את הפרטים.

תמונה
תמונה

האם המוות הנצחי מחכה ליקום?

ישנן שתי בעיות עיקריות בפיזיקה ובקוסמולוגיה המודרנית: 85% מהמסה אינה ידועה מה (חומר אפל) וחלק הארי של האנרגיה אינו ידוע גם מה (אנרגיה אפלה). עם זאת, מתצפיות עולה כי זהו "מה שלא ידוע" הראשון המשמש כ"דבק "המחבר את עניין הגלקסיות, והשני - אנרגיה אפלה - דוחף את היקום לכל הכיוונים.

על העובדה הראשונה קל להשלים: בלי זה לא היה לנו איפה לחיות. ללא גלקסיות צפיפות הגז תהיה נמוכה, כוכבים וכוכבי לכת פשוט לא היו קמים. השני נראה הרבה יותר לא נעים: אם תהיה אנרגיה אפלה, היקום יתרחב לנצח, מה שאומר שהוא יחווה מוות חום. הכוכבים ייצאו, וחדשים לא ייווצרו, כי הישנים יקחו גז. הכל יתקרר לטמפרטורות שאינן תואמות חיים מורכבים, וצפיפות החומר עם התרחבות הזמן-מרחב תהפוך להיות ממש לא משמעותית. התמונה המפחידה, המבוססת על הנתונים של היום, תימשך לנצח: ביקום המורחב, בשל ריכוז החומר הנמוך, לא יתכן כיווץ הפוך. אנרגיה אפלה תמשיך להרחיב אותה לנצח, אבל לא יהיה על מי לצפות.

נראה כי תצטרך לסבול הרבה בהתחלה

לא משנה כמה לא נעימה התמונה נראית, מבחינת הפיזיקאים, במשך זמן רב היא נראתה הפשוטה וההגיונית ביותר. אבל לא בכדי קראנו לחומר אפל ובעיות אנרגיה גם לפיזיקאים: בשנים האחרונות התחיל להיראות שהם פשוט בלתי פתירים.

נתחיל בחומר אפל: ניסיונות למחוק אותו מכיוון שכמה חלקיקים לא ידועים (WIMP) בשנים האחרונות נכשלו בבירור. יחד עם זאת, גם אין להם חלופה מקובלת. המצב הזה כל כך מביש עד שחלק מהפיזיקאים, מתוך ייאוש, כבר מציעים להתאים את חוקי הכבידה לתצפיות כך שהחומר האפל הזה ייכלל.

אנרגיה אפלה לא הייתה טובה יותר. הוא נחשב למעין קבוע קוסמולוגי, ש"דוחף "מרחב לכל הכיוונים באותו כוח בכל נקודה. אבל תצפיות של טלסקופ החלל פלאנק מראות את ההיפך. מסתבר שקצב ההתפשטות של היקום לאורך האי -הומוגניות של קרינת הרדיקט הנמדדת על ידו הוא רק 67.66 ± 0.42 קילומטרים לשנייה למגפרסקה של שטח (מגה -פרסק שווה ל- 3.26 מיליון שנות אור). אך על פי נתוני טלסקופ החלל האבל, אשר צפה למרחק של אובייקטים הקרובים לכדור הארץ, היקום מתרחב במהירות שונה לגמרי - 74, 03 ± 1, 42 קילומטרים לשנייה למגפרסקה.

תמונה
תמונה

Naked Science כבר כתב שהמצב עם החומר האפל רחוק מלהיות חסר סיכוי. בשנים האחרונות חשפה מצפה הכבידה של LIGO מספר גדול באופן בלתי צפוי של מיזוגים של חורים שחורים של המוני כוכבים - זהו השם של חורים שחורים עם מסה של עד מאה שמשות. מיזוגים אלה יכולים לקרות רק בתדירות שנראתה על ידי LIGO אם יש פשוט מספר עצום של חורים שחורים כאלה, הרבה יותר מהצפוי לפני השקת LIGO.

חורים שחורים במסה כוכבית מקורם בכוכבים. פירוש הדבר, שכמו כוכבים, אין להפיץ באופן שווה ביקום, אלא להתרכז באשכולות.חומר אפל, כפי שהוא ברור מפיזור שולי הדיסקים הגלקטיים, נמצא בהילה האפלה סביב גלקסיות. מכל אלה, מדענים הסיקו בעבר כי ניתן לאסוף את החורים השחורים המרכיבים חומר אפל באשכולות כדוריים כהים.

אבל נותרו שתי שאלות קריטיות. מאיפה הגיעו החורים השחורים האלה במספרים כאלה? ומה קורה באנרגיה אפלה - מדוע השפעתו ליד הגלקסיה שלנו חזקה יותר מאשר במיליארדי שנות אור ממנה?

מקור החורים השחורים: היקום הפניקס

המאמר האחרון של N. N. Gorkavy ו- S. A. Tyulbashev בעלון האסטרופיזיקלי הוא צעד חדש רציני במענה על שאלות אלה. מחבריו מציינים בצדק כי לא כל הכוכבים יכולים להפוך לחורים שחורים, אלא רק אחד מתוך אלפים (בעיקר מסיבי). בינתיים, מספר הכוכבים המשוער ביקום הוא רק 100 סיקסיליון (מאה מיליארד טריליון). אלפית מהן היא רק 100 חמישיות (מאה מיליארד מיליארד).

תמונה
תמונה

וזה פחות פי אלף מהנדרש עבור חורים שחורים של ההמונים ש- LIGO מגלה שהם אחראים לחומר האפל. ברור שצריך מקור בלתי צפוי לחורים שחורים כאלה. חוקרים מציעים את הרעיון של יקום עוף החול לתפקיד מקור כזה. לדבריו, היקום הקיים עבר הרבה מחזורי התכווצות והתרחבות - והמחזור שלנו אינו הראשון ואפילו לא המאה. הוא רק אחד מני רבים שבאו לפניו ויבואו אחריו. בשלב הראשון של כל מחזור, היקום שלנו מתרחב, כפי שהוא קורה כעת. בשלב השני הוא מתחיל להתכווץ בהדרגה.

כשהם מתכווצים, המרחקים בין החורים השחורים הולכים ופוחתים כל הזמן. בשלב האחרון של מחזור ההתכווצות, קוטר היקום הופך לא למאה מיליארד שנות אור, כפי שהוא עכשיו, אלא לעשר שנות אור בלבד. עם דחיסה כזו, הריכוז והאנרגיה של פוטוני קרינת השרידים מעלה את טמפרטורת היקום משלושה קלווין לעשרה מיליארד. בטמפרטורה דומה, כל האטומים של יסודות כבדים המיוצרים בכל כוכבי היקום מתפוררים: הם פשוט נהרסים על ידי פוטוני הגמא של קרינת הרדיקט.

תמונה
תמונה

עם זאת, חורים שחורים, בניגוד לאטומים של יסודות כבדים, אינם ניתנים להריסה כמעט: חלקיקים יכולים ליפול לתוך חור שחור, אך לא להימלט. לכן, ביקום ברגע הדחיסה הקיצונית שלו עד עשר שנות אור, רק הם וחלק מכוכבי נויטרונים נשארים מאובייקטים גדולים.

כאן מתחיל הכיף. בחלל קטן יחסית של עשרות שנות אור, מיליארדי טריליוני חורים שחורים מתגלים כשכנים קרובים. בשל המרחק הקטן תדירות המיזוגים שלהם עולה בחדות. אך כל מיזוג כזה, כפי שאנו מכירים מנתוני LIGO, מלווה בהפיכת ~ 5% ממסת החורים המתמזגים לגלי כבידה. כפי שציין איינשטיין, לגלי הכבידה בפני עצמם אין מסה. כתוצאה מכך, חלק משמעותי מהמסה ביקום מתכווץ שכזה מתחיל להפוך לגלי כבידה. אם כל החורים השחורים יתמזגו זה עם זה, מספרם יצטמצם בחצי, והמסה הכוללת של היקום תצטמצם ב -5%לפחות. שאר החורים השחורים יכולים להתמזג זה עם זה ובהמשך - ואז מסת היקום תפחת ב -5% בכל מחזור. כתוצאה מכך, הוא יכול לרדת בסדר גודל.

עם זאת, יש לזכור: דחיסת היקום נובעת מכוח המשיכה של האובייקטים הקיימים בו. אם המסה שלהם בזמן מיזוג המונים של חורים שחורים יורדת באופן משמעותי, המסה הכובדת של היקום תהפוך במוקדם או במאוחר קטנה מכדי שההתכווצות תמשיך. אנלוגיה רחוקה: אם ניקח את מערכת השמש ונתחיל להפחית בחדות את מסת השמש, אז במוקדם או במאוחר היא תהפוך לקטנה כל כך עד שכוכבי הלכת של המערכת שלנו פשוט יתעופפו לכיוונים שונים. אנלוגיה זו רחוקה מכיוון שאין כוח צנטריפוגלי ביקום. במקום זאת, מונח כוח נוסף פועל שאת החישובים שלו ניתן לראות כאן (וגם ויזואלית - בתמונה למטה).

תמונה
תמונה

זה בדיוק מה שקורה במודל של היקום הפניקס שתוארו על ידי גורקב וטולבשב.לאחר שהגיע לדחיסה של כעשר שנות אור, הוא "שורף" את גרעיני האטומים הכבדים בפוטוני גמא. בדרך, מיזוג החורים השחורים הופך את רוב מסת החומר האפל לגלי כבידה - וכאשר טרנספורמציה זו מגיעה לסף קריטי, הדחיסה של היקום מפסיקה והיא מתחילה להתרחב בחדות. הרגע הזה במודל מתפרש כ"מפץ הגדול " - תחילתו של מחזור ההתפתחות הבא של אותו היקום הפניקס.

בהתחלה, אין בו אלמנטים כבדים. לאחר זמן מה מהמפץ הגדול, הטמפרטורה - בשל התרחבות זמן המרחב - יורדת עד כדי כך שאטומים קלים של חומר בריוני, כגון מימן או הליום, מופיעים. החורים השחורים העל -מסיביים שנותרו מהמחזור האחרון הופכים למוקדי משיכה של גזים קלים. אז בהדרגה סביב BHs הענק האלה יופיעו גלקסיות. מחברי היצירה החדשה מכנים חורים כאלה "זרע", מכיוון שהם "הזרע" להיווצרות גלקסיות.

יש לציין כי הרעיון להיווצרות גלקסיות סביב חור שחור מסיבי מרכזי בא לידי ביטוי הרבה יותר מוקדם: הדבר צוין על ידי תצפיות על אובייקטים כאלה ביקום המוקדם. עם זאת, עד לעבודות החדשות של גורקבי וטולבשוב, המנגנון להיווצרות חורים שחורים סופר -מסיביים כה מוקדמים כל כך נשאר לא ברור.

אך כיצד יכול היקום המתרחב שלנו להפוך להתכווץ?

כפי שציינו לעיל, "המפץ הגדול" מתרחש עקב הפיכת חלק מחומר אפל (בצורה של חורים שחורים) לגלי כבידה שאין להם מסה. עם זאת, זה לא סוף תפקידם של גלי הכבידה ביקום. כאשר הם מתנגשים בחורים שחורים, הם נקלטים בהם. בגלל זה, מסת החורים השחורים - החומר האפל של היקום שלנו - הולכת וגדלה. כשהוא הופך להיות גדול מספיק, הרחבת זמן -המרחב מעוכבת, ואז הופכת להיפך - התכווצות.

תמונה
תמונה

במילים אחרות, האבולוציה של היקום הפניקס דומה במקצת לעבודתו של מטוטלת עצומה. כאשר המטוטלת נעה כלפי מעלה, האנרגיה הקינטית שלה הופכת לאנרגיה פוטנציאלית. ומהירות התנועה כלפי מעלה יורדת בהדרגה - ואז מפנה את מקומה לתנועה כלפי מטה.

היקום, כשהוא מתרחב, ממיר את האנרגיה של גלי הכבידה למסה - עד שהמסה הופכת עד כדי כך שההתרחבות מפנה מקום להתכווצות. בסוף מחזור ההתכווצות מסת ההסתגלות של חורים שחורים הופכת חלקית לגלי כבידה, ולכן מחזור ההתכווצות מוחלף בהתפשטות חדה ומתפוצצת (המפץ הגדול).

כל זה מאוד מעניין, אבל איך נוכל לבדוק את זה?

התיאוריה המדעית חייבת להיות ניתנת לבחינה. לרעיון של מיתרי על בעת ובעונה אחת היו הרבה מעריצים בקרב פיזיקאים, אך מספרם צומצם בחדות כשהתברר כי לא ניתן לחזות מכך. ואז לבדוק אם הם נכונים או לא - ולאשר או להפריך את התיאוריה.

כותבי המאמר החדש מאמינים שחלק משמעותי מהתצפיות שיכולות לאשש את התיאוריה שלהן כבר בוצע. הם משתמשים בחישובים כדי להראות שהמודל שלהם מייצר בערך אותו מספר של חורים שחורים במסה כוכבית (כלומר, קלה יותר ממאה שמשות) שיכולים להסביר את המיזוגים התכופים שלהם, שתועדו על ידי LIGO. כן, חורים כאלה מתמזגים לעתים קרובות, אך עדיין מספרם גדל ממחזור למחזור, ולכן יכול להיות הרבה יותר מאשר אם היקום היה "חד פעמי". כן, אי אפשר להשיג מאה sextillion BH ממאה sextillion כוכבים, אבל אם החלק העיקרי של ה- BH הוא ממחזורי העבר של היקום הפניקס, אז מספרם מובן למדי.

מספר החורים השחורים העל -מסיביים (מסיביים יותר ממיליון שמשות) שנותרו ממחזורים קודמים במודל שלהם קרוב גם לזה שנצפה. כיום סבורים כי ישנם מספר זהה של חורים שחורים על -מסיביים כמו שישנן גלקסיות גדולות ביקום - כמאה מיליארד. שוב, במסגרת הקוסמולוגיה שהייתה קיימת בעבר, אי אפשר להסביר מהיכן הגיעו מיליארדי BH גדולים מאוד כבר ביקום המוקדם - אך במודל גורקבי -טיולבשב זה אפשרי.

תמונה
תמונה

אבל זה כמובן לא מספיק. אפשר להתאים את המודל לתוצאות שכבר נצפו מבלי לשים לב אפילו להתאמה (באופן לא מודע). מה שצריך זה תחזיות - משהו שהמדע עדיין לא יודע, אבל מה שנובע מהמודל וניתן לאמת אותו על ידי אסטרונומים בתצפיות חדשות.

מחברי היצירה החדשה רואים בחיזוי כזה את התזה על נוכחותם של אשכולות כדורים כהים של חורים שחורים של מסת כוכבים בהילה של הגלקסיות. הם מסכמים: "לימוד תנועת הכוכבים [מחוץ לגלקסיה שלנו] מתוך קטלוגים אסטרומטרים (ונתוני גאיה) יסייע למצוא אשכולות כדוריים כהים בדיסק של הגלקסיה."

ההיגיון כאן ברור: מעבר בין כדור הארץ לכוכב של גלקסיה אחרת, אשכולות כדוריים כהים, אם כי נדירים, ייצרו עדשת כבידה שקל יהיה להבחין ממקומות אחרים בשמיים.

בהערה ל- Naked Science ציין ניקולאי גורקאבי:

"חישובים מנבאים כי פרץ עוצמתי של קרינת כבידה יתרחש כאשר היקום נדחס לכמה שנות אור והתמזגות מסיבית של חורים שחורים. ברגע הלידה, לגלים כאלה יש תדר של מאה הרץ, אך עד עתה הם נמתחו עשרה מיליארד פעמים - עד לתדרי ננו -הרץ. בעוד המאמר החדש היה במערכת, קונסורציום NANOGrav על וריאציות פליטת פולסאר גילה רקע סטוכסטי של גלי הכבידה של ננו -הרץ. גילוי זה עשוי להפוך כעדות ישירה למודל מחזורי של היקום, כפי שפעם קרינה אלקטרומגנטית שרידית הפכה לאישור משכנע של המודל של היקום החם והמפץ הגדול ".

כוכבי ניוטרון: מורשת נוספת של היקום בעבר?

חיזוי יוצא דופן נוסף של מודל גורקבי-טולבשב הוא כוכבי נויטרונים שרידים. המחברים מציינים כי אנרגיית הקשר הכבידה לכל גרעין (חלקיק של הגרעין האטומי) עבור כוכב נויטרונים תהיה באזור של 100 מגה -אלקטרונים -וולט. למעשה, אין כאן שום דבר מפתיע: צפיפות החומר של כוכב נויטרונים היא כזו שקופסת גפרורים מלאה בה תשקול שלושה מיליארד טון, ולכן כוח הכבידה גדול פי 200 מיליארד מזה של כדור הארץ.

לכן, גם כאשר קוואמה של גמא של קרינת הרליקט של היקום המתכווץ מתחממת עד מאה מיליארד מעלות, כוכבי נויטרונים כאלה לא יהרסו כליל. אבל חלק מהמסה שלהם עדיין יכולה ללכת לאיבוד במהלך ההפגזה בעזרת גאמא קוואנטה. כוכבי הניוטרון השרידים האלה יכולים "להתעצם" מהמסה המקורית ל 0, 1-0, 2 שמש. בשל הירידה במסה, גם דחיסת החומר של כוכב הניוטרון תפחת: בקוטר הוא יהיה גדול פי כמה מהרגיל.

זוהי תחזית מעניינת למדי, שממבט ראשון לא ניתן לאמת אותה. אכן, כוכבי נויטרונים מהמחזורים הקודמים של יקום הפניקס יתקררו ויפסיקו כבר מזמן לקבל את הסיבוב והקרינה המהירים שיאפשרו זיהוי של חלק מכוכבי הניוטרונים הרגילים. ובכל זאת יש דרך למצוא אותם. כוכבי נויטרונים כאלה יכולים לפעמים להתמזג זה עם זה, כמו במהלך אירוע GW170817, שנרשם על ידי LIGO בשנת 2017.

גלי הכבידה שנוצרו על ידיו נסעו 130 מיליון שנות אור לפני שהגיעו לכוכב הלכת שלנו. על ידי ניתוח ההבדל בהגעתם של גלי כבידה לחלקים שונים של כדור הארץ, ניתן לברר את הפרמטרים של כוכבי נויטרון מתמזגים. אם הם פחות ניכרים מהנורמה, תהיה סיבה רצינית לחשוד שלא מתמזגים כוכבי נויטרונים מתקופתנו, אלא חפצים שרידים ששרדו את המפץ הגדול.

אגב, אחד מכוכבי הניוטרונים באירוע GW170817 סביר להניח שהמסה שלו הייתה בין 0.86 ל -1.36 מסות שמש. זה פחות ניכר מזה של הרוב המכריע של כוכבי הניוטרונים, וזה מתחת לגבול צ'אנדראסקהר, רף המסה שמעבר לו יכול אובייקט קומפקטי להפוך לכוכב נויטרונים. לכוכב נויטרונים קשה מאוד לאבד מסה - כפי שהזכרנו, כוח הכבידה שלו חזק פי מאות מיליארדים מזה של כדור הארץ.אם החפץ, הדורש 1.38 מסות שמש (מגבלת צ'אנדראסקהר), מסיבה כלשהי הפך למסה ניכרת פחות עבור היווצרות, זוהי סיבה לחשוב אם LIGO רשמה כוכב נויטרונים שריד בשנת 2017.

יש גם תרחיש שונה במקצת לגילוי כוכבי נויטרונים שרידים - במיזוגים שלהם עם חורים שחורים. בינואר 2020 בלבד, LIGO הקליטה שני אירועים כאלה בבת אחת. במקרה זה, דיברנו על כוכבי נויטרונים גדולים, אבל אם תוצר ההיתוך הוא פחות מסיבי, זו שוב סיבה לחשוב אם אנחנו מדברים על מותו של שריד מהיקום שעבר.

תמונה
תמונה

בנוסף, המחברים סבורים כי בין הפולסרים ה"מוזרים "ניתן למצוא כוכבי נויטרונים. ביניהם - ופשוט פולסים "איטיים" עם תקופה ארוכה של אותות רדיו המגיעים לצופה היבשתי. ישנם גם "מעברי רדיו מסתובבים". אלה הם משהו כמו פולסים עם תקופות גדולות ולעתים קרובות לא שוות (כל הזמן שונות) בין אותות. כיום, כמאה מהחפצים האקזוטיים הללו ידועים והם עדיין הובנו בצורה גרועה מאוד. מחברי היצירה החדשה מאמינים כי צפויות תקופות גדולות ואי -תקינות האותות שלהם לכוכבי נויטרונים שרידים שכבר איבדו כמעט את כל אנרגיית הסיבוב המקורית שלהם (אנרגיה זו היא המזינה את קרינת הפולסרים).

עדיין קשה להבין כיצד זה כך. עם זאת, מבחינה לוגית, כוכבי נויטרון שרידים מיקומים קודמים היו לעתים קרובות בהילות גלקטיות - וכך גם בחומר אפל (חורים שחורים). כמעט מחצית מכוכבי הפולסר הנויטרונים הידועים מסתובבים לאט, עם תקופה של 0.5 שניות לפחות. יחד עם זאת, הם באמת נמשכים לא לדיסקים של הגלקסיות, אלא להילה הגלקטית, ואפילו למהירות התנועה שלהם - לא יותר מ -60 קילומטרים בשנייה. המחצית השנייה של הפולסארים ממוקמים בעיקר בדיסקי הגלקסיות ובעלי תקופת סיבוב קצרה בהרבה - פחות מ -0.2 שניות. ומהירות התנועה שלהם גבוהה בהרבה - כ -150 קילומטרים בשנייה.

כוכבי הניוטרון ה"איטיים "מההילה הגלקטית אכן דומים במידה מסוימת לכוכבי הניוטרון השרידים ההיפותטיים של גורקבי וטולבשב. כוכב נויטרונים נוצר באתר של פיצוץ סופרנובה, אשר לעתים רחוקות הוא סימטרי לחלוטין. לכן, הגיוני לצפות למהירויות תנועה גבוהות מכוכב נויטרונים שאינו קשור. כוכב נויטרונים שריד עבר בתקשורת די צפופה במהלך חייו, וזה הגיוני שאיבד את מהירותו בהדרגה - היו לזה עשרות מיליארדי שנים לפחות.

חיזוי נוסף של היצירה החדשה: כוכבי נויטרונים שרידים במסה של 0, 1-0, 2 שמש יכולים להיכנס למערכות בינאריות מכוכב רגיל וכוכב נויטרונים שריד. מערכות כאלה ייראו כמו כוכב סטנדרטי שיש לו בן לוויה כמעט בלתי נראה, עם מסה של 0.1-0.2 שמש. "זיהוי המוני של מערכות כאלה יעיד סטטיסטית" לטובת קיומן, מציינים המחברים. הדבר חשוב במיוחד מכיוון שכמעט ואי אפשר לזהות את רוב כוכבי הניוטרון השרידים כפולסרים: לבכור שבהם פשוט לא תהיה האנרגיה הסיבוב הנדרשת. הם פשוט יאבדו אותו תוך מאות מיליארדי שנים מחייהם.

האם סוף העולם ייפול לתוך חור שחור ענק?

המאפיין המרכזי של המודל: הוא מראה את נוכחותו של חור שחור ענק אי שם ביקום. הרבה יותר מסיבי מכל חור שחור -מסיבי שכבר התגלה. זה חייב להיות כל כך ענק שבסופו של דבר יבלע את היקום כולו, כולל, כמובן, את כדור הארץ וכל אחד מאיתנו.

צריך להבין שאנחנו לא מדברים על סוג של קטסטרופה, סוף העולם במובן האסכאטולוגי של המילה. נפילה לתוך חור שחור מאיימת על סחיטה ומוות רק אם החור קטן - המוני כוכבים. כבר ליפול לתוך חור שחור -מסיבי לא מאיים עליך בספגטיפיקציה.אחרי הכל, הוא כל כך גדול שההבדל בהשפעת כוחות הגאות על הראש והרגליים שלך יהיה חסר משמעות - וזה לא "יהפוך לספגטי" אדם שנופל לתוכו.

תמונה
תמונה

סביר להניח, להיכנס לחפץ כזה עבור רובנו לא יהיה רק כאב, אלא גם בלתי מורגש. רק אסטרונומים ישימו לב שבהתחלה - במשך מיליארדי שנים ברציפות - הזזה האדומה בגלקסיות רחוקות תיעלם בהדרגה. המשמעות היא התקרבות גבול החור השחור הראשי. ואז הוא פתאום משתנה לכחול - היקום הוא מהתרחבות להתכווצות. למעשה, זה יהיה הסימן העיקרי לכך שחור שחור בלע אותנו.

לרוע המזל, אין זה אומר שהציוויליזציה הארצית תשרוד כתוצאה מתהליך זה. כן, סביר להניח שדחיסת היקום תיקח מיליארדי שנים. עד להפסקת ההרחבה, על פי הערכות גורקבי, מדובר בעוד 10-20 מיליארד שנים. דחיסה הפוכה עשויה לקחת עוד 20-39 מיליארד.

אבל הסוף יגיע בכל מקרה. בהתחלה שמי הלילה יהפכו לחמים כל כך עד שהחיים על פני כל כוכבי הלכת ימותו. ואז חם - מאה מיליארד מעלות! - היקום המתכווץ במהירות יהפוך באופן כללי.

האדם אינו כוכב נויטרונים. בסופו של דבר, גאמת קוואמה של קרינת הרליקט תהרוס את כל האטומים הרגילים, ולא נוכל לשרוד את מחזור הדחיסה של היקום הפניקס. אולי יש דרך לצאת מהמצב הזה, אך עד כה לא ידוע דבר על כך.

מצד שני, לא סביר שאירועים אלה יתפסו את קוראינו. אז צאצאינו הרחוקים יצטרכו לדאוג להם. זה אם הם חיים לזמנים כה רחוקים, מה שכמובן גם אינו עובדה. עם זאת, כדי לנסח על דמות מפורסמת, גם השנה החדשה מתגנבת במפתיע. ועד הרגע האחרון ממש נראה כי יש עוד הרבה זמן לפניו.

מה נובע מכל זה?

תוכן המאמר החדש מזכיר ברצינות ניסיון למהפכה בקוסמולוגיה. אולי זו התיאוריה הראשונה בעידן שלנו, המציעה הסבר הגיוני וקוהרנטי למה הם חומר אפל ואנרגיה אפלה. הראשון מתברר כחורים שחורים שרידים, השני, למעשה, אינו קיים. אפקט "דחיפה" דומה נוצר על ידי השפעת החור השחור הראשי.

תמונה
תמונה

הרעיון החדש גם מאפשר להבין מדוע קצב ההתרחבות של היקום רחוק מאיתנו (תצפיות של פלאנק לקרינת רדיקט מימי קדם) הוא פחות מקרוב (תצפיות של האבל לכוכבים בקרבת הגלקסיה). אכן, אם התרחבות היקום נתנה לו אובדן מסה בעבר, הרי שבעבר הרחוק קצב ההתפשטות היה צריך להיות שונה מזה שנצפה כיום. שוויון במהירויות אלה נדרש רק על ידי מושג האנרגיה האפלה. אך במודל הקוסמולוגי החדש אין אנרגיה אפלה, וזו הסיבה שגם דרישה כזו מוסרת.

"מספר עבודות תצפית מצביעות על האניסוטרופיה [חוסר הומוגניות של תכונות בהתאם לכיוון] של היקום וסגירתו. תופעות אלה אינן משתלבות בתיאוריה האינפלציונית של יקום חד פעמי, אלא תואמות לחלוטין את המודל החדש של יקום מחזורי ".

ניקולאי גורקבי

נקודות חוזק נוספות של הרעיון: הוא מסביר את התעלומה העיקרית של היווצרות גלקסיות. מדענים ציינו במשך מספר שנים כי גלקסיות לא יכלו להתעורר ללא חורים שחורים על -מסיביים במרכזם. והחורים האלה נצפים שם על ידי אסטרונומים כבר במאות מיליוני השנים הראשונות לקיומו של היקום - ומסתם מגיעה למיליארדי שמש. הדגם החדש מציע פתרון טבעי לחלוטין לשאלה "מאיפה הגיעו החורים השחורים האלה?"

זהה לחומר אפל מחורים שחורים של המוני כוכבים: קיבלנו אותם מהיקומים המוקדמים שהיו קיימים במקומנו לפני המפץ הגדול. אגב, מכאן נובע כי ביקום הראשון לא היה מספר גלקסיות ניכר: לא היה "זרע" בצורת חורים שחורים ענקיים, שאוספים גז לגלקסיות על ידי כוח הכבידה שלהם.

מהיתרונות של עבודה חדשה כדאי לעבור לחסרונות שלה.

לא סביר שעבודתם של גורקבי וטולבסב תגרום - ואנו מתנסים בעדינות רבה - לקבלה מהירה ומקיפה של התזות שלה על ידי רוב המדענים. לשם כך הוא שונה מדי מהמודל הקוסמולוגי הסטנדרטי של "היקום החד פעמי". הרעיון של מאות מחזורי התרחבות והתכווצות של היקום עצמו אינו חדש מדי - אפילו ג'ורג'י גמוב, שחזה קרינת שרידים, ראה ביקום בדיוק את זה.

אך המנגנונים המוצעים על ידי גורקב וטולבשב הם יוצאי דופן ויוצאי דופן לאוזן: דחיסת היקום עקב הצטברות המסה בחורים שחורים; התרחבותו נובעת מהטלת המסה על ידי אותם חורים שחורים הפולטים גלי כבידה. אין ספק שזהו צעד חדש בקוסמולוגיה. כל כך חדש עד שרוב הפיזיקאים לא חשבו על דברים כאלה באופן עקרוני. זה מגיע למצב שהמתנגדים לרעיון זה אפילו לא מודעים לחוות דעתו של איינשטיין כי לגלי הכבידה אין מסה. מדענים כאלה טוענים ברצינות שאובדן המסה הכוללת של היקום הוא אפוא בלתי אפשרי: הם אומרים שמסת החורים השחורים פשוט תהפוך להמוני גלי כבידה ושום דבר לא ישתנה.

יש עוד בעיה אחת: תיאוריית גורקבי-טיולבשב, למעשה, יכולה לסגור תחומי מדע כמו חיפוש אחר WIMP, אנרגיה אפלה ותורת הכבידה הקוונטית. ההיסטוריה של המדע לא ידעה דוגמאות כאשר תומכי רעיונות מדעיים שנעקרו מהזרם המרכזי היו מודים מרצונם בהתיישנותם ומשנים את דעותיהם בעצמם. ספק אם הפעם נראה כל תגובה אחרת.

תמונה
תמונה

ולבסוף, הבעיה האחרונה בעבודה החדשה: גודלה הדחוס יחסית. המדע המודרני מסתמך על הפורמט של פרסומי כתב עת, שהכרחיים הם קצרים מאוד. בגלל הקיצור, ניתן להציג רק תוצאה קטנה באופן מובן למדענים אחרים. אכן, לא ניתן להסביר בקלות תוצאות גדולות בארבעה עד חמישה עמודים של מאמר רגיל.

כבר ציינו לא פעם שהתמחות במדע המודרני הגיעה למימדים כאלה שאפילו פיסיקאים ניסיוניים מסתכלים לעתים קרובות על עבודתם של תיאורטיקנים בפליאה, אך ללא הבנה. בתנאים כאלה, יש צורך להסביר - ולא אחת - ממש כל תזה של התיאוריה החדשה.

כן, העבודה של גורקבי וטולבסב גדולה פי כמה מהגדלים הסטנדרטיים. אך אין זה סביר שפיזיקאים אחרים יבינו את מושג זה במלואו. דרוש כאן ספר - מונוגרפיה מדעית - וכזה שנכתב פופולרי מספיק כדי שאפילו אותם פיזיקאים שאינם כבידתיות יבינו מדוע לגלי הכבידה אין מסה, כיצד היקום יכול להתקיים במשך מאות מחזורים ברציפות, ומדוע ישנם הסברים חלופיים לחומר אפל ולאנרגיה אפלה כרגע באמת נראים די חלשים.

פופולרי על ידי נושא